[发明专利]一种Cu-Pb偏晶合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Cu‑Pb偏晶合金及其制备方法，属于冶金技术领域。本发明提供一种Cu‑Pb偏晶合金，包括以下质量百分数的组分：铜60‑80%，铅20‑40%，所述铜和铅的纯度均为99.99%。制备方法包括熔炼前预处理—微重力磁场熔炼—得到目标合金，所述熔炼前预处理包括称取所述比例的铜粒和铅粒，混合均匀后装入坩埚，混合物表面添加玻璃净化剂得到预处理熔体；所述微重力磁场熔炼包括将预处理熔体装入微重力感应熔炼炉，保证预处理熔体置于均匀磁场中，磁感应线为水平方向，使用与所述预处理熔体配合的直流电，在保护气体氛围下加热熔炼，进行微重力磁场处理，最终得到Cu‑Pb偏晶合金。其有益效果是：所制备的偏晶合金具有组织均匀、力学性能好等优点。

技术领域

本发明涉及一种Cu-Pb偏晶合金及其制备方法，属于冶金技术领域。

背景技术

偏晶合金是工程上十分重要的金属材料之一，具有许多独特的性能，广泛应用于社会生产生活的方方面面。Cu-Pb是一种典型的偏晶合金，具有较高的承载力、较低的摩擦系数以及优良的耐磨耐蚀性，所以在导电导热和减摩耐磨零件中得到广泛的应用。但Cu、Pb两者密度差大，在常规条件下制备合金时易造成Stockes沉积效应，第二相偏析严重、分层现象明显、晶粒粗大，使合金的性能大大降低。随着人们对偏晶合金两相分离机制更加全面的了解，科学工作者利用多种新型的方法制备出高性能的偏晶合金。Abramov O V利用空间微重力场下的熔融铸造法制备Al-Pb antifriction alloys，LiuYuan在粉末冶金法下抑制其动力学过程分析了immiscible alloys。此外定向凝固法、搅拌铸造法，快速凝固法等同样广泛应用于制备性能优异的偏晶合金。但是这些制备方法有的复杂、有的效果不明显。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中制备Cu-Pb偏晶合金存在的步骤复杂、合金性能不佳的缺陷，提出一种Cu-Pb偏晶合金及其制备方法。

本发明通过以下技术方案解决技术问题：首先提供一种 Cu-Pb偏晶合金，包括以下质量百分数的组分：铜60-80%，铅20-40%，所述铜和铅的纯度均为99.99%。

本发明进一步提供上述合金的制备方法，主要是地面电磁模拟微重力制备Cu-Pb偏晶合金的制备方法，用以缓解现有技术中Stockes沉积效应导致的偏析问题，所制备的偏晶合金具有组织均匀、力学性能好等优点；包括熔炼前预处理—微重力磁场熔炼—得到目标合金，所述熔炼前预处理包括称取所述比例的铜粒和铅粒，混合均匀后装入坩埚，混合物表面添加玻璃净化剂得到预处理熔体；所述微重力磁场熔炼包括将预处理熔体装入微重力感应熔炼炉，保证预处理熔体置于均匀磁场中，磁感应线为水平方向，使用与所述预处理熔体配合的直流电，在保护气体氛围下加热熔炼，进行微重力磁场处理，最终得到Cu-Pb偏晶合金。

上述制备方法中，所述微重力磁场处理为磁场方向与直流电方向互相垂直，预处理熔体熔体受到一个向上或者向下的力，调节电流使两种熔体的有效重力相等，使之处于微重力状态。

所述玻璃净化剂为B₂O₃及Na-Ca-Si玻璃中的至少一种。其不仅能消除杂质，还能提高凝固过程中熔体的过冷度，增加形核率，细化晶粒。

所述保护气体为Ar。

上述方法的具体步骤如下：

第一步、根据样品选择与样品配合坩埚;

第二步、清洁炉体,将准备好的Cu-Pb颗粒放入坩埚,

检查各个开关处于初始关闭状态后关紧炉门；

第三步、打开循环水阀以及控制电源，抽真空，充气；

第四步、在保护气体氛围下进行电磁感应熔炼，施加微重力磁场；

第五步、待冷却至室温后打开排气阀，取样。

其中，所述第一步中，选择质量分数分别为62.5%和37.5%的铜粒和铅粒，坩埚的材质是氧化铝。